Uso de sensores con cloud computing para el manejo del riego en el

cultivo de uva de mesa con cubierta superior y manto vegetal vivo

R. Torres1, G. Ferrara2, J.A. Lopez1, R. Domingo1, A. Maezzo2, A. Perez-Pastor1

1 DSIE. Universidad Politécnica de Cartagena. Campus de la Muralla s/n Cartagena. 2 Soil, plant and food science dep. Universita di Bari. Via Amendola 165ª. Bari–Italy.

Resumen

La utilización de mantos vegetales en los cultivos, es una práctica agrícola utilizada,

tradicionalmente, para mantener la humedad del suelo, controlar las malas hierbas y

aportar materia orgánica. En cultivos que usan cubierta plástica, como es el caso de

la uva de mesa, el uso de mantos vivos en el suelo puede contribuir, además, a

modificar la humedad del entorno próximo del cultivo bajo la cubierta, lo que

condiciona la demanda climática y el crecimiento vegetativo, sobre todo en épocas de

alta demanda evapotranspirativa, aunque también favorece la competencia de los

recursos hídricos disponibles, lo que puede traducirse en menor productividad del

cultivo. El objetivo de este estudio fue obtener parámetros de interés para el manejo

del riego y conclusiones sobre la influencia del manto vegetal vivo en cultivos cubiertos

a través del uso de redes de sensores para instrumentar el déficit de presión de vapor,

contenido y potencial matricial del agua en el suelo en cultivos con y sin manto vegetal.

Palabras clave: manejo del riego, cloud computing, mulching, manto vegetal, WSN

Use of cloud computing sensors to irrigation management of table grape

orchards with cover over crops and living mulch

Abstract

The use of mulches in orchards is a traditional agricultural practice used with the aim

of conserving moisture, reducing weed growth and providing organic matter. When

plastic covers over the orchards are used (for example, in table grape crops), the living

mulches on the soil could contribute to the modification of the humidity around the

crop below the cover. This fact has an influence on the climatic request and on the

vegetation grown, mainly in stages with a high evapotranspiration. However, the

usage of these living mulches could increase the demand of available water resources

and this could cause a lower yield. The aim of this study is to acquire suitable

knowledge to manage irrigation and conclusions about if living mulches have

influence in cover crops using wireless sensor networks to measure the vapor pressure

deficit, content and soil water potential in crops with and without mulches.

Keywords: water management, cloud computing, living mulch, WSN

INTRODUCCIÓN

Los sensores inalámbricos son un recurso de instrumentación cada vez más utilizado

en agricultura para la gestión de los recursos hídricos (Navarro et al. 2015) dada la gran

flexibilidad para poder medir parámetros en cualquier ubicación de interés agronómico. En

la aplicación descrita en este artículo, se han utilizado sensores inalámbricos con acceso a

redes móviles y alojamiento en servidores remotos utilizando técnicas de cloud computing,

que permiten monitorizar parámetros de suelo y clima en cultivos de uva de mesa bajo

cubierta y estudiar el efecto que el uso de mantos vegetales vivos tiene sobre ellos.

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Tradicionalmente, las malas hierbas de los cultivos han sido controladas mediante

labranza (tilling) o el uso de herbicidas, ya que la presencia de malas hierbas puede ser

perjudicial para el rendimiento de los cultivos al competir por el agua del suelo (Ferrara et

al 2015). Además, el uso de herbicidas puede provocar contaminación del suelo. Por otro

lado, hay autores que han constatado que el uso de mantos vegetales vivos (living mulch)

en riego localizado, proporcionan materia orgánica mejorando la capacidad de retención

del suelo (Haynes, 1980; Merwin et al., 1995; Verdú y Mas, 2007).

En el caso de los cultivos bajo cubierta protectora, como es el caso de la uva de

mesa, la presencia de mantos vegetales puede modificar las condiciones climáticas del

cultivo, variando el vigor y, por tanto, las necesidades hídricas. (Figura 1)

Por ello, el objetivo final de este ensayo fue monitorizar, utilizando redes de

sensores inalámbricas y técnicas de cloud computing, parámetros de suelo y clima capaces

de aportar información sobre la sostenibilidad de los mantos vegetales, e incidir sobre el

uso eficiente de los insumos: agua, fertilizantes, mano de obra, etc. (Figura 2)

MATERIAL Y MÉTODOS

El ensayo se realizó durante las fases de brotación y cosecha de 2015, en una

plantación de uva de mesa, variedad Italia sobre 1.103P, ubicada en Adelfia (Puglia –

Italia), a marco de plantación de 2,2 x 2,8 m y bajo riego por goteo (3 emisores de 4L h-1

por cepa). El cultivo de uva se encuentra bajo cubierta plástica sobre estructura metálica al

objeto de modificar la fecha de la cosecha. La plantación comercial está dividida en parcelas

de 2 ha. Para el ensayo se eligió una con suelo cubierto con un material vegetal vivo

(trifolium repens) y otra cuyo suelo se mantuvo libre de malas hierbas mediante laboreo.

Ambas parcelas se instrumentaron con nodos de comunicación y control remoto por GPRS,

uno por cada punto de medida. Para ello, se utilizaron sistemas de Agricultura de Precisión

basados en nodos inalámbricos y técnicas de cloud computing para el almacenamiento y

procesamiento de información en la nube (Widhoc, MU – Spain). Los nodos tienen

capacidad autónoma de energía, con lo que están exentos de mantenimiento. La instalación

se realizó por encima del dosel vegetal para evitar el sombreado del panel solar.

Las variables registradas en suelo fueron: contenido volumétrico de agua a 25 y 50

cm de profundidad, potencial matricial y conductividad eléctrica. Se instrumentaron dos

repeticiones por parcela (2 mulching y 2 tilling). Además, se registraron a mitad del dosel

vegetal, variables climáticas: temperatura, humedad relativa y déficit de presión de vapor.

El manejo del riego se realizó para mantener condiciones de capacidad de campo

de acuerdo con los sensores de potencial matricial. Los nodos de medida se equiparon con

un pluviómetro para conocer los tiempos reales de aplicación del riego.

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En las figuras 3 y 4 se muestran las evoluciones del déficit de presión de vapor

(DPV) y los eventos de riego, en ambos tratamientos: con y sin mulching.

De cara a disponer de mayor información se controló, adicionalmente, el volumen

de agua aportado por el agricultor de forma tradicional y así poder comparar los resultados

de los ensayos con los del agricultor. Adicionalmente a las medidas de potencial matricial

se realizaron medidas de potencial de tallo a mediodía y de fluorescencia (quincenalmente),

al objeto de un mayor control de las condiciones de riego. Se estableció un valor umbral de

-0,6 MPa para asegurar la correcta dotación hídrica de los cultivos.

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Se observaron diferencias entre tratamientos en relación a las variables climáticas

medidas, sobre todo en horas de máxima evapotranspiración, cuando el déficit fue más

elevado en la parcela de manto vivo, con valores que superaron los 3 kPa, mientras que en

la labrada, apenas si los alcanzaron. Sin embargo, este hecho no se tradujo en un mayor

consumo de agua ya que en los meses de máxima demanda (julio y agosto), el aporte hídrico

a la parcela con mulching fue de 1296,52 m3ha-1, y en la labrada de 1448,66 m3ha-1. Estos

resultados pueden explicarse con el incremento de la capacidad de retención del suelo (más

compactado, mejor estructura) lo que puede implicar menores pérdidas por drenaje, como

puede ser observado con los sensores de humedad del suelo a distintas profundidades.

Conclusiones

En uva de mesa con cubierta plástica el uso de mantos vivos se puede considerar

una técnica beneficiosa en términos de capacidad retentiva de agua en el suelo, incremento

del nivel de materia orgánica y reducción de algunos insumos. Bajo las condiciones de

estudio, no se llegó a cuantificar el papel competidor que puede ejercer el manto vivo por

el agua disponible, más allá del derivado del manejo del riego con el potencial matricial. El

uso de las WSN y el cloud computing con servicios WEB a través de plataformas PC o

APP, figura 5, facilita el control del riego y un eficiente uso de los insumos.

Bibliografía

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Fig 1. Parcela con manto vegetal vivo. Fig 2. Sensor de Déficit de Presión de Vapor

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Fig 3.- Evolución del DPV y episodios de riego en la parcela con manto vegetal vivo.

Fig 4.- Evolución del DPV y episodios de riego en la parcela labrada.

Fig 5. Plataforma de acceso a los datos del ensayo.

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